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超疏纳米材料的原理及应用介绍

时间:

陈才洋

2023-09-18


超疏原理

    日常生活中的“荷叶效应”(图a,b所示),是指水滴能从荷叶上滚落从而带走表面污染物的现象,这就是所谓的超疏效果。水滴在荷叶上表现出的高接触角和低滚动角正是由这种微/纳米层次结构的协同作用引起的。

    现有研究表明,表面能以及表面粗糙结构共同决定了固体表面的润湿性好坏,一般来说,表面自由能越低,液滴在材料表面的接触角也就越大,然而,含氟材料作为表面自由能很低的物质,水滴在其表面的接触角也只有120°左右,可见仅仅通过降低表面自由能是无法实现表面超疏水,而且相对于水而言,油的界面张力更小,所以更容易润湿固体表面,因此制备超疏水/超疏油表面除了需要降低表面能外,还必须设计合适的粗糙结构。

a荷叶表面形成球形的水滴;(b)荷叶表面的微纳结构SEM

超疏材料应用    

    结合超疏材料的作用原理,日津开发出了具有合适比例的微/纳米双层结构的超双疏纳米溶液,并使用在日津的ePTFE膜材上,很好的满足了客户疏水疏油的需求,尤其是某些使用场景下,可以防止油滴粘挂,保持界面充分防油、隔油(图c、图d所示)。

    经超疏处理过的ePTFE膜材产品,具有以下特性:

  1. 水接触角>150°,甘油接触角>130°,甘油滚动角<5°。
  2. 安全环保,不含PFOA,PFOS,通过ROHS等环保测试。
  3. 特殊的分子结构,与ePTFE基材有较好的附着力。
  4. ePTFE膜材仍保持一定的透气量。

c水、甘油在超疏膜材上的接触角(d)甘油在超疏膜材上的球形效果

    除了在电子烟的疏油应用,超疏材料还可以与纳米网纱结合(图e),其产品应用于pad的喇叭出声孔位置,高端笔电的喇叭出声孔和键盘位置,使喇叭、键盘免受水,茶,咖啡,牛奶,酒精、灰尘、铁屑等腐蚀性物体的侵害。在喇叭出声孔位置保证高透气的前提下,使其具备超低声损,保证了高音质。

    天津日津科技股份有限公司是科技型中小企业、高新技术企业、天津市科技小巨人企业,为智能硬件的防水、防尘、疏尘、防腐、疏油、透音、透气、超双疏,纳米表观处理等功能类需求提供先进解决方案,以防水透气膜产品及纳米超双疏网纱类产品的有效组合实现对智能硬件产品的全方位防护。

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